Bài giảng Vi xử lý-Vi điều khiển - Chương 2: Họ vi điều khiển 8051 - Phan Đình Duy (Phần 1)

09/2015Duy Phan
Chương 2: Họ vi điều khiển 8051
2 Họ vi điều khiển 8051Duy Phan
Mục tiêu
Hiểu được các khái niệm tổng quan về
họ vi điều khiển 8051
Biết được lịch sử phát triển và các 
kiến thức liên quan đến họ vi điều 
khiển 8051
Biết được cấu trúc phần cứng của họ
vi điều khiển 8051
Biết được ứng dụng của họ vi điều khiển 
8051 trong thực tế cuộc sống
3 Họ vi điều khiển 8051Duy Phan
Nội dung
Giới thiệu chung
Cấu trúc phần cứng
4 Họ vi điều khiển 8051Duy Phan
8051 là gì?
Là một vi điều khiển 8-bit
Là vi điều khiển nền tảng
Được sử dụng trong các hệ thống 
điều khiển đơn giản
Giá thành thấp
Nhiều tài liệu hướng dẫn
5 Họ vi điều khiển 8051Duy Phan
8051 dùng để làm gì?
Đồng hồ điện tử + lịch vạn niên 
Bảng quảng cáo LED
Điều khiển xe robot (dò line)
Dùng đo/điều khiển tốc độ động cơ
Dùng trong smarthome
Đếm sản phẩm
Đo nhiệt độ, độ ẩm
6 Họ vi điều khiển 8051Duy Phan
Giới thiệu chung về họ 8051
ROM nội 4K bytes
RAM nội 128 bytes
4 I/O port 8-bit (P0-P3)
2 timers/counters 16-bit
1 cổng serial (UART)
7 Họ vi điều khiển 8051Duy Phan
Sơ đồ khối họ 8051
8 Họ vi điều khiển 8051Duy Phan
Một số đặt trưng của họ 8051
1 thạch anh ngoại (oscillator)
6 nguồn ngắt (interrupt) (2 ngắt ngoài, 3 
ngắt trong, 1 ngắt Reset)
64K bytes bộ nhớ chương trình ngoài (chỉ
đọc bởi PSEN)
64K bytes bộ nhớ dữ liệu ngoài (có thể đọc 
và ghi bởi chân RD,WR)
Chọn bộ nhớ chương trình bởi chân EA (bộ
nhớ trong hay ngoài)
9 Họ vi điều khiển 8051Duy Phan
Một số chip trong họ 8051
89XX ROM RAM Timer Int
Source
IO pin Other
8951 4k 128 2 6 32 -
8952 8k 256 3 8 32 -
8953 12k 256 3 9 32 WD
8955 20k 256 3 8 32 WD
898252 8k 256 3 9 32 ISP
891051 1k 64 1 3 16 AC
892051 2k 128 2 6 16 AC
WD: Watch Dog Timer
AC: Analog Comparator
ISP: In System Programable
10 Họ vi điều khiển 8051Duy Phan
Sơ đồ bên trong 8051
11 Họ vi điều khiển 8051Duy Phan
Sơ đồ nguyên lý của 8051
12 Họ vi điều khiển 8051Duy Phan
Sơ đồ layout của 8051
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
40
39
38
37
36
35
34
33
32
31
30
29
28
27
26
25
24
23
22
21
P1.0
P1.1
P1.2
P1.3
P1.4
P1.5
P1.6
P1.7
RST
(RXD)P3.0
(TXD)P3.1
(T0)P3.4
(T1)P3.5
XTAL2
XTAL1
GND
(INT0)P3.2
(INT1)P3.3
(RD)P3.7
(WR)P3.6
Vcc
P0.0(AD0
)P0.1(AD1)
P0.2(AD2
)P0.3(AD3)
P0.4(AD4)
P0.5(AD5)
P0.6(AD6)
P0.7(AD7)
EA/VPP
PSEN
P2.7(A15)
P2.6(A14
)P2.5(A13
)P2.4(A12
)P2.3(A11
)P2.2(A10)
P2.1(A9)
P2.0(A8)
8051
(8031)
(8751)
(8951) ALE/PROG
13 Họ vi điều khiển 8051Duy Phan
Không có điện trở kéo lên
Chức năng xuất/nhập
Khi làm input phải set port 0 ở mức 1
Chức năng địa chỉ/ dữ liệu
Nhận mã lệnh khi lập trình và mã kiểm tra
Port 0
14 Họ vi điều khiển 8051Duy Phan
14
Port 0
15 Họ vi điều khiển 8051Duy Phan
15
Port 0
16 Họ vi điều khiển 8051Duy Phan
Có điện trở kéo lên
Chỉ có một chức năng nhập/xuất
89C52 dung chân P1.0 và P1.1 cho timer 3
Khi lập trình dùng làm 8 bit địa chỉ thấp
Port 1
17 Họ vi điều khiển 8051Duy Phan
Port 1
17
18 Họ vi điều khiển 8051Duy Phan
Xuất giá trị “1” ra chân P1.X
D Q
Clk Q
Vcc
Load(L1)
Read latch
Read pin
Write to latch
Internal CPU 
bus
M1
P1.X 
pinP1.X 
8051 IC
2. output pin 
is Vcc1. write a 1 to the pin
1
0 output 1
TB1
TB2
19 Họ vi điều khiển 8051Duy Phan
D Q
Clk Q
Vcc
Load(L1)
Read latch
Read pin
Write to latch
Internal CPU 
bus
M1
P1.X 
pinP1.X 
8051 IC
2. output pin 
is ground1. write a 0 to the pin
0
1 output 0
TB1
TB2
Xuất giá trị “0” ra chân P1.X
20 Họ vi điều khiển 8051Duy Phan
Đọc giá trị “1” từ chân P1.X
D Q
Clk Q
Vcc
Load(L1)
Read latch
Read pin
Write to latch
Internal CPU 
bus
M1
P1.X 
pinP1.X 
8051 IC
2. MOV A,P1 
external 
pin=High
1. write a 1 to the pin 
MOV P1,#0FFH
1
0
3. Read pin=1 
Read latch=0 
Write to latch=1
1
TB1
TB2
21 Họ vi điều khiển 8051Duy Phan
D Q
Clk Q
Vcc
Load(L1)
Read latch
Read pin
Write to latch
Internal CPU 
bus
M1
P1.X 
pinP1.X 
8051 IC
2. MOV A,P1
external 
pin=Low
1. write a 1 to the pin
MOV P1,#0FFH
1
0
3. Read pin=1 
Read latch=0 
Write to latch=1
0
TB1
TB2
Đọc giá trị “0” từ chân P1.X
22 Họ vi điều khiển 8051Duy Phan
Có điện trở kéo lên
Chức năng nhập/xuất
Chức năng địa chỉ: dùng làm 8 bit địa chỉ cao
Khi lập trình dùng làm 8 bit địa chỉ cao hoặc tín 
hiệu điều khiển
Port 2
23 Họ vi điều khiển 8051Duy Phan
Có điện trở kéo lên
Chức năng nhập/xuất
Chức năng khác
Port 3 (chân 10-17)
24 Họ vi điều khiển 8051Duy Phan
Port 3 (chân 10-17)
25 Họ vi điều khiển 8051Duy Phan
Một số chân quan trọng
Vcc: chân số 40 
Vcc là chân cấp nguồn của chip
Họ 8051 sử dụng nguồn +5v
GND: chân số 20, được nối đất
XTAL1 & XTAL2: chân 18 và 19
2 chân cấp external clock cho 8051
Có 2 cách để cung cấp external clock
Sử dụng bộ tạo dao động thạch anh 
Sử dụng bộ tạo dao động TTL
26 Họ vi điều khiển 8051Duy Phan
Dùng external clock thạch anh
Sử dụng bộ tạo dao động thạch anh
Chúng ta có thể chọn tần số thạch anh cho 
8051: thường sử dụng 11,0592MHz
C2
30p
F
C1
30p
F
XTAL2
XTAL1
GND
27 Họ vi điều khiển 8051Duy Phan
Dùng external clock TTL
Sử dụng bộ tạo dao động TTL
Chân XTAL2 không sử dụng
N
C
EXTERNAL
OSCILLATOR
SIGNAL
XTAL2
XTAL1
GND
28 Họ vi điều khiển 8051Duy Phan
Chu kỳ máy dựa vào XTAL
Tìm chu kỳ máy cho:
(a) XTAL = 11.0592MHz
(b) XTAL = 16MHz
Giải:
(a) 11.0592MHz/12 = 921.6 kHz
machine cycle = 1 / 921.6 kHz = 1.085 s
(b) 16 MHz / 12 = 1.333 MHz;
machine cycle = 1 / 1.333 MHz = 0.75 s
29 Họ vi điều khiển 8051Duy Phan
Một số chân quan trọng
RST: chân số 9, dùng để reset chip
Là chân in và tích cực cao
Tín hiệu xung cao phải ở mức cao ít nhất 2 
chu kỳ máy
Đưa chip về trạng thái mới khởi động
Khi đưa tín hiệu Vcc và chân RST, VDK sẽ
reset tất cả mọi thanh ghi
Đưa thanh ghi PC (đếm chương trình về vị
trí 0)
30 Họ vi điều khiển 8051Duy Phan
Giá trị một vài thanh ghi khi Reset
0000DPTR
0007SP
0000PSW
0000B
0000ACC
0000PC
Reset ValueRegister
RAM are all zero
31 Họ vi điều khiển 8051Duy Phan
Sơ đồ mạch Reset
EA/VPP
X1
X2
RST
Vcc
10 uF
8.2 K
30 pF
9
31
32 Họ vi điều khiển 8051Duy Phan
Một số chân quan trọng
/EA (in): External Access
Chân thứ 31 của chip, tích cực mức thấp
Khi chỉ sử dụng bộ nhớ trong thì nối với Vcc
Được nối đất khi sử dụng bộ nhớ ngoài
Các chân /PSEN & ALE chỉ được sử dụng khi 
/EA nối đất
Không có trong các chip 8031 và 8032
33 Họ vi điều khiển 8051Duy Phan
Một số chân quan trọng
PSEN (out): Program Store Enable
Chân số 29 của chip, tích cực thấp
Dùng để nối với chân OE của ROM ngoài
ALE (out): Address Latch Enable
Chân số 30 của chip, tích cực cao
Dùng để giải mã địa chỉ và dữ liệu cho port 0 
của 8051 bằng cách nối với chân G của IC lật 
74LS373
34 Họ vi điều khiển 8051Duy Phan
Ôn tập
Một số khái niệm về 8051
Lịch sử phát triển của họ 8051
Cấu trúc bên trong của 8051
Chức năng các chân của 8051
Một số ứng dụng của vđk 8051
35 Họ vi điều khiển 8051Duy Phan
Bài tập
Tìm chu kỳ máy cho:
(a) XTAL = 12MHz
(b) XTAL = 14.7456MHz
(c) XTAL = 20MHz
09/2015Duy Phan
Kết thúc chương 2-1